59 Pr Praseodym 140.908
Lanthanoid f-block Period 6

Praseodym

Pr · Element 59

A rare earth that colours welder's goggles and, alloyed with neodymium, makes formidable magnets.

ZUSTAND BEI 20°C fest
ATOMMASSE 140.908 u
ELECTRON CONFIGURATION [Xe] 4f³ 6s²

Struktur

Das praseodym-Atom

Kein Diagramm aus Punkten auf Schalen – eine Monte-Carlo-Stichprobe der tatsächlichen Wahrscheinlichkeitsdichte |ψ|² für jede besetzte Unterschale. Ziehen Sie, um zu drehen. Blau und Violett kennzeichnen entgegengesetzte Vorzeichen der Wellenfunktion, wodurch Bindungen möglich werden.

Orbitalwolke

Gemessene Werte

Eigenschaftenübersicht

Jeder Balken zeigt, wo praseodym bei dieser Eigenschaft unter allen 118 Elementen steht.

Physikalisch

Dichte 6.77 g/cm³ 38%
Schmelzpunkt 1208 K 54%
Siedepunkt 3793 K 81%
Spezifische Wärme 0.193 J/g·K
Wärmeleitfähigkeit 12.5 W/m·K 33%

Atomar

Atomradius 182 pm 70%
Kovalenzradius 203 pm
Van-der-Waals-Radius 239 pm

Elektronisch

Elektronegativität 1.13 14%
Ionisierungsenergie 526.8 kJ/mol 10%
Elektronenaffinität 10.5 kJ/mol 12%

Vorkommen

Häufigkeit in der Erdkruste 9.2 mg/kg 68%

Identität

SymbolPr
Ordnungszahl59
Atommasse140.9077 u
KategorieLanthanoid
Blockf
Kristallstrukturhexagonal
Oxidationsstufen+3, +4
Entdeckung1885
Entdeckt vonCarl Auer von Welsbach

Quellen: IUPAC 2021 Standard-Atomgewichte · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Mit ~ gekennzeichnete Werte sind vorhergesagt und nicht gemessen.

Größe, maßstabsgetreu

How big is a praseodym atom?

Radius 182 pm — that is 0.182 nm, so about 2747 million of them side by side would span a millimetre.

Temperaturbereich

Solid, liquid, gas — and when

Praseodym is liquid over a 2585 K window, from 1208 K to 3793 K.

Position

Position in der Tabelle

Praseodym sits in the lanthanide series, printed below the main grid.

OTHER LANTHANOIDE

All lanthanoide

Die Geschichte

Was praseodym ist und wie wir es entdeckt haben

A rare earth that colours welder's goggles and, alloyed with neodymium, makes formidable magnets.

The discovery of praseodym

Die Geschichte der Entdeckung

1885 – Die österreichische Verbindung

Carl Auer von Welsbach, ein österreichischer Chemiker und Erfinder, untersuchte Didym – ein vermeintliches Element, das Wissenschaftler jahrzehntelang vor ein Rätsel gestellt hatte. Mit dem neu entwickelten Verfahren der fraktionierten Kristallisation vermutete er, dass Didym kein einzelnes Element war.

Die große Trennung

Durch aufwendige Kristallisationsexperimente trennte Welsbach Didym erfolgreich in zwei verschiedene Elemente. Der Prozess erforderte Hunderte von Umkristallisationen und dauerte Monate.

Die Benennung des „grünen Zwillings“

Welsbach benannte eines der Elemente „Praseodym“, abgeleitet von den griechischen Wörtern „prasios“ (grün) und „didymos“ (Zwilling). Damit bezog er sich auf seine grünen Salze und seine Zwillingsbeziehung zu Neodym, das er gleichzeitig entdeckte.

Das Rätsel des Didyms

Über 40 Jahre lang hatten Wissenschaftler „Didym“ untersucht und angenommen, es handle sich um ein einzelnes Element. Das Rätsel begann 1841, als Carl Mosander es erstmals von Cer trennte. Der Durchbruch gelang, als Welsbach systematische Spektroskopie einsetzte, um die Eigenschaften des vermeintlichen Elements zu untersuchen.

„Das Spektroskop enthüllte Linien, die nicht zu einem einzigen Element gehören konnten – das Rätsel des Didyms war endlich gelöst.“

— Carl Auer von Welsbach, 1885

Welsbachs Innovationen

Carl Auer von Welsbach war nicht nur Entdecker, sondern auch ein Erfinder, dessen Arbeit den Alltag veränderte:

  • Glühstrümpfe: Er erfand den Gasglühstrumpf aus Oxiden Seltener Erden
  • Feuersteine: Er entwickelte die noch heute in Feuerzeugen verwendete Cer-Eisen-Legierung
  • Glühlampen: Er verbesserte Wolframdrähte für die elektrische Beleuchtung

Wissenschaftliche Bedeutung

Welsbachs Trennung von Praseodym und Neodym bewies, dass sorgfältige analytische Chemie verborgene Komplexität in der Natur sichtbar machen kann. Seine Verfahren wurden zur Grundlage für die Trennung aller Seltenen Erden.

Anerkennung und Vermächtnis

Obwohl Welsbach zu Lebzeiten zahlreiche Ehrungen erhielt, darunter die Erhebung zum Baron durch den österreichischen Kaiser, werden seine Beiträge zur Chemie der Seltenen Erden häufig übersehen. Moderne Hightech-Industrien verdanken ihre Existenz seinen grundlegenden Entdeckungen.

Anwendungen

Wofür praseodym verwendet wird

Fortschrittliche industrielle Anwendungen

Praseodym ist der „Farbmeister“ der Familie der Seltenen Erden und erzeugt in der Materialwissenschaft besonders leuchtende Grüntöne. Seine einzigartige elektronische Struktur macht es für optische und magnetische Anwendungen äußerst wertvoll.

Färbung von Glas und Keramik

Praseodymgelbgrün ist eines der stabilsten und leuchtendsten bekannten Färbemittel. Anders als organische Farbstoffe, die verblassen, behält Praseodym seine intensive Farbe über Jahrhunderte. Es wird verwendet für:

  • Hochwertiges Architekturglas für markante Bauwerke
  • Kunstglas und Buntglas für Kirchen und Museen
  • Spezialkeramik für luxuriöses Tafelgeschirr
  • Schutzbrillen für Schweißer und Glasarbeiter

Magnetische Werkstoffe

Praseodym ist für die Herstellung der stärksten Dauermagnete der Welt von entscheidender Bedeutung:

  • Neodym-Praseodym-Eisen-Bor-Magnete (NdPrFeB) – stärker als reine Neodym-Magnete
  • Elektrofahrzeugmotoren (Tesla, Nissan Leaf, Chevy Bolt)
  • Windturbinengeneratoren für erneuerbare Energie
  • Aktoren von Festplattenlaufwerken zur Datenspeicherung
  • Magnete von MRT-Geräten für die medizinische Bildgebung

Beleuchtungs- und Displaytechnologie

Die einzigartigen optischen Eigenschaften von Praseodym machen es unverzichtbar für:

  • Leuchtstoffe in energieeffizienter Beleuchtung
  • Laserkristalle für industrielle Schneidverfahren und medizinische Eingriffe
  • Optische Verstärker in der Glasfaserkommunikation
  • Spezialfilter für Fotografie und Astronomie

Hightech-Anwendungen

  • Forschung zum Quantencomputing – magnetische Quantenbits
  • Supraleitende Werkstoffe für die Energieübertragung
  • Komponenten von Kernreaktoren zur Neutronenerkennung
  • Speziallegierungen für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt

Anwendungen im Alltag

Automobiltechnik

  • Motor-Magnete von Elektrofahrzeugen (Prius, Model S)
  • Generatoren von Hybridfahrzeugen
  • Fortschrittliche Scheinwerfersysteme
  • Motorsteuerungssensoren
  • Komponenten von Katalysatoren

Unterhaltungselektronik

  • Magnete in Computerfestplatten
  • Lautsprechermagnete in Smartphones
  • Hochwertige Kopfhörertreiber
  • Elemente von Kameraobjektiven
  • Komponenten von Spielekonsolen

Erneuerbare Energie

  • Windturbinengeneratoren
  • Nachführsysteme für Solarmodule
  • Energiespeichersysteme
  • Komponenten intelligenter Stromnetze
  • Motoren von Elektrofahrrädern

Dekorative und künstlerische Anwendungen

  • Kunstglas und Skulpturen
  • Luxuriöses Keramikgeschirr
  • Architektonische Glaselemente
  • Färbung von Schmuck und Edelsteinen
  • Buntglasfenster

Professionelle Ausrüstung

  • Schweißerschutzbrillen
  • Wissenschaftliche Instrumente
  • Präzisionsoptische Geräte
  • Industrielle Lasersysteme
  • Analytische Geräte

Marktdynamik

Die Preise für Praseodym sind aufgrund des begrenzten Angebots und der wachsenden Nachfrage aus der Elektrofahrzeugindustrie sehr volatil. Ein typisches Elektroauto benötigt in seinen verschiedenen Komponenten 200-600 Gramm Praseodym.

Woher es stammt

Natürliches Vorkommen

9.2 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 68% of elements

Natürliches Vorkommen

Praseodym gehört zu den selteneren Seltenen Erden und macht in Erzvorkommen nur etwa 5 % des gesamten Lanthanoidanteils aus. Obwohl es „selten“ ist, kommt es häufiger vor als Silber oder Quecksilber.

Häufigkeitsstatistiken

  • Erdkruste: 9.2 Teile pro Million (ppm)
  • Rang: 39. häufigstes Element
  • Meerwasser: 6.4 × 10⁻⁷ ppm
  • Verteilung der Seltenen Erden: 5 % der gesamten Lanthanoide

Wichtigste Mineralquellen

Bastnäsit

Chemische Formel: (Ce,La,Pr,Nd)CO₃F
Pr-Anteil: 4-6 %
Wichtige Quelle: Mountain Pass (USA), Bayan Obo (China)

Monazit

Chemische Formel: (Ce,La,Nd,Th)PO₄
Pr-Anteil: 3-5 %
Vorkommen: Strandseifenlagerstätten, Seifenminen

Xenotim

Chemische Formel: YPO₄ (mit Pr-Substitution)
Pr-Anteil: 1-3 %
Spezialquelle: Schwermineralsande

Weltweite Produktion

  • China: 85 % der Weltproduktion (Innere Mongolei, Jiangxi)
  • Vereinigte Staaten: Mine Mountain Pass (Wiederbelebung des Abbaus Seltener Erden)
  • Australien: Projekt Mount Weld (Ausbau der Kapazitäten)
  • Indien: Strandabbaubetriebe in Orissa und Kerala
  • Brasilien: Alkalische Komplexe in Minas Gerais
  • Südafrika: Mine Steenkampskraal (Potenzial)

Geologische Entstehung

Praseodym bildet sich in Karbonatitkomplexen und alkalischen magmatischen Intrusionen durch extreme magmatische Differentiation. Das Element reichert sich während spätphasiger Kristallisationsprozesse an, häufig in Verbindung mit fluorhaltigen Flüssigkeiten.

Recyclingquellen

  • Magnete aus Altgeräten von Festplatten und Motoren
  • Produktionsabfälle aus der Magnetherstellung
  • Recycling elektronischer Geräte (Lautsprecher, Sensoren)
  • Rückgewinnung von Fahrzeugkomponenten aus Hybridfahrzeugen

Die Recyclingeffizienz ist derzeit niedrig (5-10 %), verbessert sich aber aufgrund steigender Preise und Versorgungsbedenken rapide.

Herausforderungen der Lieferkette

Praseodym ist aufgrund der geografischen Konzentration der Produktion und der technischen Schwierigkeit, es von anderen Seltenen Erden zu trennen, erheblichen Risiken in der Lieferkette ausgesetzt. Die Verarbeitung erfordert anspruchsvolle chemische Trennverfahren.

Handhabung

Sicherheit

Sicherheitsinformationen

Mittlere Gefahrenstufe

Praseodymverbindungen erfordern aufgrund der Risiken einer Sensibilisierung der Atemwege und der Haut sowie der Brandgefahr in metallischer Form einen sorgfältigen Umgang.

Brand- und Reaktivitätsgefahren

Praseodymmetall: In fein verteiltem Zustand hochpyrophor.

  • Kann sich bei Raumtemperatur an der Luft selbst entzünden
  • Reagiert heftig mit Wasser und erzeugt Wasserstoffgas
  • Unter Mineralöl oder in inerter Atmosphäre lagern
  • Feuerlöscher der Brandklasse D erforderlich (niemals Wasser verwenden!)

Risiken für die Atemwege

  • Akute Exposition: Reizung der Atemwege, Husten
  • Chronische Exposition: Mögliche Pneumokoniose (Vernarbung der Lunge)
  • Sensibilisierung: Kann bei empfindlichen Personen allergische Reaktionen auslösen
  • Schutz: Von NIOSH zugelassene Atemschutzgeräte mit P100-Filtern verwenden

Haut- und Augenkontakt

  • Haut: Kann Reizungen und Sensibilisierung verursachen
  • Augen: Starke Reizung und mögliche Hornhautschäden
  • Aufnahme: Begrenzte Aufnahme über die Haut, längerer Kontakt sollte jedoch vermieden werden
  • PSA: Nitrilhandschuhe und dicht abschließende Schutzbrillen erforderlich

Maßnahmen im Notfall

Metallbrand

Feuerlöscher der Brandklasse D oder trockenen Sand verwenden. Bereich evakuieren. Niemals Wasser verwenden – es verursacht eine heftige Reaktion.

Einatmen

Betroffene Person sofort an die frische Luft bringen. Auf verzögert auftretende Atemwegsbeschwerden achten. Ärztliche Hilfe suchen.

Augenkontakt

15 Minuten mit sauberem Wasser spülen. Augenlider offen halten. Kontaktlinsen entfernen, sofern dies gefahrlos möglich ist.

Hautkontakt

Gründlich mit Wasser und Seife waschen. Kontaminierte Kleidung sofort ausziehen.

Lagerung und Umgang

  • Metallische Form: Unter Mineralöl in dicht verschlossenen, inerten Behältern lagern
  • Verbindungen: Kühl und trocken, fern von Säuren und Feuchtigkeit lagern
  • Unverträgliche Stoffe: Starke Säuren, Oxidationsmittel und Wasser
  • Belüftung: Beim Umgang eine lokale Absaugung verwenden

Auswirkungen auf die Umwelt

Ökotoxizität: Praseodymverbindungen können für Wasserorganismen giftig sein. Freisetzung in Gewässer und Boden verhindern. Nur über zugelassene Einrichtungen für gefährliche Abfälle entsorgen.

Spezielle Ausrüstung für den Umgang

  • Handschuhkästen mit inerter Atmosphäre für den Umgang mit dem Metall
  • Explosionsgeschützte elektrische Geräte in Arbeitsbereichen
  • Notdusche und Augenspülstationen in der Nähe
  • Feuerlöscher der Brandklasse D griffbereit

Schnelle Antworten

Praseodym: häufige Fragen

What is Praseodym?

Praseodym (symbol Pr) is element 59 on the periodic table, a lanthanoid in period 6. A rare earth that colours welder's goggles and, alloyed with neodymium, makes formidable magnets. At room temperature it is a solid.

What is the electron configuration of Praseodym?

Praseodym's ground-state electron configuration is [Xe] 4f³ 6s², giving 6 occupied shells holding 2, 8, 18, 21, 8, 2 electrons respectively.

What are the melting and boiling points of Praseodym?

Praseodym melts at 1208 K (934.9 °C) and boils at 3793 K (3519.9 °C).

What is the atomic mass of Praseodym?

The standard atomic weight of Praseodym is 140.908 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is Praseodym?

Praseodym has a density of 6.77 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of praseodym is about 6.8× heavier.

What is the electronegativity of Praseodym?

Praseodym has a Pauling electronegativity of 1.13. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). A value this low means it readily gives its outer electrons away, forming positive ions.

Who discovered Praseodym, and when?

Praseodym was discovered in 1885 by Carl Auer von Welsbach. It is named after greek prasios didymos, "green twin".

How common is Praseodym on Earth?

Praseodym makes up about 9.2 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.